纤维增强复材C形圆台壳件固化变形的预测方法

• 作者: 陶裕梅 郑子君 邵家儒
• 来源期刊: 航空材料学报
• 关键词: 复合材料 热压罐 固化变形 虚功原理 热应变
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 70-79
• 页数: 9页
• 分类号: TB332
• 语种: 中文
• DOI: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000198

摘要

采用热压罐固化成形的纤维增强复合材料工件在脱模后通常与模具形状有一定出入，影响成型的精度和质量。为研究曲面零件固化变形规律，将C形圆台壳件的几何形状用母线长度、半高处半径、圆心角、半顶角、厚度5个参数表征，并基于虚功原理和小变形假设推导由于固化工艺中温度改变导致的形状变化公式。结果表明：固化后此类工件的厚度减小，半高处半径缩小、圆心角增大、母线变短、顶角变小。与有限元模拟正交实验对比，验证了公式的正确性；给出了基于path-dependent本构关系的固化变形有限元模拟的简化实现方案，与文献相比可以减少80%的计算时间，且实现难度较低。分别用本公式、热弹性有限元模型、path-dependent有限元模型计算某小型固定翼飞机的机头罩固化变形，预测半跨长平均缩小量分别是8.1 mm、7.6 mm、6.1 mm，均与实测值7.7 mm基本吻合；计算结果可以解释该零件的装配变形现象。